燃煤锅炉热能应用工程节能技术探究

燃煤锅炉热能应用工程节能技术探究

王学福

青岛能源开源热电有限公司 山东省， 青岛市 266041

摘要：当今世界，伴随着各国工业化生产日新月异的发展，尤其是天然气、煤炭、石油等非再生资源的逐渐枯竭，能源危机和环境污染问题日益严重。然而，伴随着我国工程技术的不断进步和发展，对于热能动力工程也有了深入的研究，资源利用率得到了显著的提高。热能动力工程是以热工程物理学为理论基础，利用能量转化原理，主要应用于锅炉动力工程的学科。锅炉一般分为汽水系统和燃烧系统，是实现能量转化的重要工具。科学合理的锅炉结构设计，可以保证热能动力工程的安全、高效、低污染，提高能源利用率。本文就热能动力工程和锅炉概念进行简单的介绍，并结合我国热能动力工程技术和锅炉技术的发展现状，进一步提出锅炉节能技术措施，使热能动力工程技术更好地为我国各项工程事业服务。

关键词：热能动力工程；锅炉；发展
1 对热能动力工程和锅炉的概述
　　1.1热能动力工程的相关概念
　　热能动力工程是以工程热物理学为主要理论基础，主要包括工程热力学、燃烧学、传热传质学、气动热力学等，以内燃机和其它新型动力机械为研究对象，运用热力发电机、工程力学、自动化控制、计算机科学技术、能源工程等学科知识和技术，研究如何把燃料的热能、化学能和液体的动能安全、可靠、高效、低污染的转化成动能的基本规律和过程，包括转化过程中的系统和设备的机械自动化控制技术。简单来说，热能动力工程就是研究热能和动能之间转化的问题，尤其是随着非再生能源的日益枯竭，环境污染不断加剧，人类环保意识的增强，高效、节能、环保的生产方式和技术逐渐引起人类的重视。热能动力工程有着极其广泛的应用范围， 是热能源的主要利用手段， 在我国能源、 制药、汽车、航空航天、船舶等诸多领域发挥着重要的作用。热能动力工程得以长期有序的发展，是由于其能够在一定程度上解决和缓解能源短缺问题，因此对于我国经济社会的不断发展具有十分重要的推动作用^[1]。
　　1.2 热能动力工程中锅炉的构成
　　所谓热能动力锅炉，主要指的是在锅炉内部加入适量燃料，这些燃料经过一定时间的燃烧之后，能够将自身的热能完整释放，由于热能具备一定的规模性，主要通过水为载体进行传递，热能够以水为载体传递给外界。锅炉外部的水进入到其内部之后，会经过锅炉的受热部分，吸收大量的热量，使得水的温度越来越高，以水蒸气为主要体现形式。操作人员利用专门的引出装置将水蒸气（或高温热水）引出，保证热能动力锅炉内部的燃料能够进一步充分燃烧。锅炉内部燃料在燃烧的过程中，会持续、不间断地放出大量热量，在锅炉内部高温的作用之下，产生一定量的高温烟气，运用热传播原理进行分析能够得知，高温烟气也能够将锅炉中的热量进行有效传递，高温烟气传递完热量之后，其自身的温度越来越低，经过锅炉烟囱全部排放。想要保证电厂中的热能动力锅炉真正实现有序、稳定的运行，有关操作人员需要在锅炉内部投入一定量的燃料。如果锅炉燃料投入量过多，会降低热量转换效率；如果燃料投入量过少，燃料虽然能够进行充分燃烧，但是热量的传递时间会延长，影响电厂的经济效益。

2. 燃煤锅炉节能措施

2.1锅炉的主要材质是钢铁，而钢铁的远红外辐射系数较低，一般在0.6上下浮动，这就造成了导热管不能迅速地将炉膛内燃料燃烧产生的热量转移到水中，所以，我们可以通过将远红外辐射节能涂料喷涂在如锅炉水冷壁管和省煤器管等传温部件上的方式提升炉膛内的热传递效果。实验表明通过此项改造，辐射系数提升0.3以上，效果明显且投资不大。
　　锅炉本体处于大气环境之下，散热损失在一定程度上也影响着热效率。如同上面提到的增加红外辐射系数，在此通过喷涂隔热涂料减少炉体的散热损失。
　　2.2提高燃料燃烧率，降低污染。固态燃料煤种类繁多，锅炉设备的工艺设计，选型技巧，辅助设备的选用等因素，都会对热效率产生影响。下面依次说明：
　　我国地域广阔，煤矿分布不一，不同地区的煤质也会不同。这就造成了对于煤质有所要求的层燃锅炉来说，因煤种的变化而降低了运行热效率。所以对于已有的锅炉设备，我们要了解设备的特性，最好地发挥其性能。
　　对于锅炉选型，我们首选环保型燃煤锅炉，其在一定程度上解决了燃烧效率低、污染严重的缺点。如：型煤锅炉、普通煤气锅炉、煤气一体化锅炉等。型煤是一种以无烟煤为主料结合其他材料经粉碎重组形成的一种清洁燃料。普通煤气锅炉集煤气发生炉和燃气锅炉于一体，将煤、空气、水蒸气结合在一起，在高温环境中转化为煤气进行燃烧。煤气一体化锅炉在普通煤气锅炉的基础上，将燃气锅炉再一分为二为燃烧室和锅炉，促进了煤气的完全燃烧，提高了燃烧率，减少了污染。

　　2.3煤粉燃烧技术将煤研磨成粉状，结合空气被喷入炉膛以悬浮状态燃烧。因为其颗粒很小，煤粉在2到3秒的时间内就能完全燃烧。应用煤粉燃烧技术的锅炉热效率为90%左右，而且很稳定。同时，燃烧过程中产生的大气污染物较少，非常环保

^[2]。
　　2.4循环流化床技术是近些年发展迅速的清洁煤燃烧技术。循环流化床锅炉将煤破碎成颗粒后，通过送风，使燃料成流态在炉渣中燃烧，更重要的是其安装的气固分离器将混合在烟气中的颗粒燃料重新送回炉膛，达到多次循环反复燃烧的目的。反复的燃烧过程让那些无法正常燃烧的劣质燃料在循环流化床锅炉中有效燃烧。另外循环流化床锅炉采用的是低温燃烧方式，与煤粉燃烧相比大大降低了NO_x的生成量，且能直接高效脱硫。还有一方面不得不说，此项技术由于对负荷要求不大，可在较大范围内调节，燃烧效率高、污染排放小等特点奠定了其在锅炉新技术中的优势地位。

2.5水煤浆燃烧技术
　　水煤浆是新兴的代油燃料，是一种由70%左右的煤粉，30%左右的水和少量药剂混合制备而成的液体，可以象油一样泵送、雾化、储运，并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧。它改变了煤的传统燃烧方式，大大降低了SO₂和NO_x的排放量，显示出了巨大的环保节能优势，应用前景非常好。尤其是近几年来研制成功的环保型水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高燃煤的环保效益。在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源之一。缺点是制浆煤种比较单一，对煤的品质要求较高，需要高精端的大型设备进行洗煤处理，并且制浆工序比较复杂。这无疑大幅度地提高了煤炭使用的成本，目前，在现实中广泛推广应用还有一定难度。

2.6烟气回收技术

接触式冷凝换热的原理，一般以水作为热的载体，向烟气中直接喷入温度低于烟气中水蒸气露点温度的水，烟气与水直接接触换热，二者之间伴随着显热交换的同时还伴随着潜热交换；而且烟气中的各种组分在与水接触时被吸附吸收，对烟气起到清洗净化的作用。采用能源回收系统直接加热冷水（自来水20℃），获得60℃热水，热量不足部分仍用原蒸汽加热系统加热，从而达到在改造工作量小、使用方便的前提下，减少加热热水的蒸汽量。

综上所述，热能动力工程在锅炉中的应用技术取得了良好的发展，但是还存在能源利用率低、污染严重、温度控制难度大等问题，只有不断提高热能动力工程技术研究力度，尤其是高效燃煤锅炉技术开发，提高锅炉自动化控制水平，加强节能减排环保力度，才能提高能源利用效率，促进我国经济可持续发展。
　　参考文献
　　[1] 朱博.探究热能动力工程在锅炉方面的发展.科技致富向导.2013（18）
　　[2] 赵钦新.王善武.工业锅炉技术创新与发展思路探讨.工业锅炉.2011（01）